Formål med cellelyseløsning

Celler er livets grunnleggende enheter, ettersom de er de enkleste, gjentatte biologiske "objektene" som har de viktigste egenskapene knyttet til livet, for eksempel reproduksjon og metabolisme. Som selvstendige enheter har de en veldefinert fysisk form, og akkurat som med hverdagsplanter og dyr, kan tilstrekkelig fysisk forstyrrelse av dette "fartøyet" raskt føre til tap av liv for organismen i spørsmål.

Membranen rundt cellene gjør jobben sin ekstremt bra, etter å ha opprettholdt sin samme grunnleggende form i alt liv på jorden i hundrevis av millioner av år. Men det er ikke en magisk barriere, og den kan dødelig forstyrres av forskjellige krefter, noe som fører til at celle og innholdet på samme måte som for eksempel en gummiballong som er overfylt med juice og frukt og deretter spretter.

Cellelyse er dette å bryte fra hverandre av en celle av en eller annen ekstern kraft. Selv om det er dødelig for cellen, er det visse situasjoner der menneskelige forskere vil lyse en celle eller celler for å komme til innholdet uten å ødelegge dem. (Tenk gamle bankrobber-filmer der skurkene prøver å sprenge et hvelv uten å brenne opp pengene inni.) A

Celler kommer i to grunnleggende typer, som gjenspeiler de to taksonomiske domenene ved "roten" til livets forgrenede tre: prokaryotisk og eukaryotisk, med tilsvarende domener Prokaryota (bakterier og andre encellede, eller encellede, organismer) og Eukaryota (planter, dyr, protister og sopp, de færreste av dem encellede).

Prokaryote celler har vanligvis lite mer enn de fire elementene som er felles for alle levende celler: a cellemembran, a cytoplasma ("goo" som utgjør det meste av celleinteriøret), genetisk materiale i form av DNA (deoksyribonukleinsyre) og ribosomer for å lage proteiner. Eukaryote celler inneholder derimot mange andre funksjoner, inkludert en kjerne rundt DNA-en.

Hovedkarakteristikken som skiller eukaryote celler fra prokaryote celler er at eukaryote celler har membranbundet organeller. Plasmamembranen rundt disse strukturene er praktisk talt identisk med den rundt cellen som helhet, og dermed er de sårbare for samme slags fysiske og kjemiske trusler.

Faktisk en type organell, kalt a lysosom, har det eneste formål å oppløse avfallsproduktene fra cellemetabolisme for å bli kvitt dem.

Cellelyse, i sammenheng med denne artikkelen, vil referere til målrettet lysering av celler av mennesker, slik at innholdet kan oppnås intakt, ikke bare til den fysiske eller kjemiske hendelsen av lysis. Hva er noen av tingene i celler som forskere og andre kanskje vil ha tilgang til?

Hvis du ikke kan tenke deg en grunn fra toppen av hodet, bør du vurdere den delen av en celle som du ser som fungerer mer eller mindre som hjernen. Det ville være cellekjernen (i eukaryoter) av agglomerering av DNA som ligner en membranfri, diffus kjerne (i prokaryoter).

Det genetiske materialet har "hukommelse" i reell forstand, da det bevarer informasjon omtrent som tankene dine gjør, men bruker forskjellige prosesser. DNA er derfor et uvurderlig mål for vitenskapsarbeidere som trenger å trekke det ut av celler intakt ved hjelp av en lysemetode.

Celler inneholder en rekke andre stoffer av interesse for medisinske og andre forskere og laboratoriearbeidere, inkludert DNA-søsken RNA (ribonukleinsyre) og en rekke proteiner, hormoner og andre makromolekyler. Proteinekstraksjon er spesielt diskutert nedenfor.

Lyse er rett og slett prosessen med å bryte noe fra hverandre på mikroskopisk nivå. Det betyr egentlig det samme som å "oppløse", bortsett fra at du ikke kan se at det skjer med det blotte øye. Forskere og andre har nå en rekke måter å lysere celler for strategisk formål.

(Husk at mens en celle dør når den lyseres, betyr ikke dette at "lyse" tilsvarer "ødelegge.")

Generelt inkluderer disse metodene for cellelyse mekanisk og ikke-mekaniske lyseringsmetoder, med de tre sistnevnte inkludert fysiske, kjemiske og biologiske virkemidler for å få til cellelyse. Ved hjelp av en celle-lyseringsbufferløsning kvalifiserer det som en kjemisk metode.

Mekanisk forstyrrelse av cellen kan ha form av en perlemølle, hvor små glass-, metall- eller keramiske kuler ristes i høy hastighet sammen med en flytende blanding av cellene av interesse. I denne metoden bryter perlene ganske enkelt cellene åpne.

Alternativt sonikering, eller bruk av lydbølger, gir en annen type effektiv cellemembranforstyrrelse via et mekanisk apparat som kan være effektivt. Disse lydbølgene har en frekvens på omtrent 20 til 50 kHz, eller 20 000 til 50 000 slag per sekund. Metoden er støyende og skaper også nok varme til å gjøre denne metoden plagsom for spesielt varmefølsomme materialer.

Fysisk lysis:Osmotisk sjokk er en måte å lysere celler på; det senker det ioniske "trekket" til mediet cellene er i, noe som kan føre til at vann forlater mediet og strømmer inn i cellene. Dette kan igjen føre til at celler hovner opp og sprekker. Surfaktanter er et slags vaskemiddel som kan brukes til å forstyrre cellemembraner i denne prosessen.

Mest bakteriegjær og plantevev er imidlertid motstandsdyktige mot osmotiske støt takket være celleveggene, som eukaryote celler som regel mangler. Som et resultat kreves det vanligvis sterkere forstyrrelsesteknikker.

EN cellebombe er et annet fysisk middel for å forstyrre celler. Her blir celler plassert under veldig høyt trykk (opptil 25.000 pund per kvadrattomme, eller omtrent 170 millioner Pascal). Når trykket frigjøres raskt, fører den plutselige trykkendringen til at gasser som er oppløst i celler frigjøres som bobler. Dette åpner igjen cellene.

Biologisk lysis:Enzymer kan være nyttig for å bidra til å nedbryte celleveggene til bakterier. Lysozym er for eksempel veldig nyttig for å bryte ned celleveggen til bakterier, som er en solid barriere enn cellemembranen. Annen enzymer ofte anvendt inkluderer cellulase (som nedbryter stivelse) og proteaser (som nedbryter proteiner).

Kjemisk lysis: Rengjøringsmidler, som nevnt, brukes under den osmotiske sjokkmetoden for cellelyse, men kan også brukes i frittstående cellelyse ved bruk av en kjemisk løsning alene. Disse vaskemidler fungerer ganske enkelt ved å gjøre proteinene innebygd i cellemembran (som for det meste er fosfat og lipider) mer løselig, noe som gjør det lettere for membranen som helhet å bli nedbrutt.

Uttrykket "cellelyse-løsning" brukes noen ganger, men ikke alltid, om hverandre med "lyseringsbuffer." Så det er nyttig å vite det spesifikke ingredienser i en kjemisk cocktail designet spesielt for å bryte ned cellemembranen uten å gå på kompromiss med cellens integritet innholdet.

En typisk lyseringsbuffer kan inneholde en blanding av buffersalter, slik som følgende:

• 50 mM Tris-HCl pH 7,5 (en industriell buffer med et litt alkalisk eller basisk, pH eller hydrogenionnivå)
• 100 mM NaCl (bordsalt)
• 1 mM DTT (spesielt for proteiner)
• 5% glyserol (en sukkeralkohol og "ryggraden" i lipider)

Proteinekstraksjon er en enkel nok prosess, i det minste i prinsippet. Først lyseres cellene som et spesifikt protein blir tatt fra. Uansett hvilken av de ovennevnte metodene som er valgt, vil det når proteinet er samlet opp må vanligvis skilles fra mye bakgrunnsstoff som, i det minste for nåværende formål, er uønsket.

For eksempel, nukleinsyrer (DNA og RNA) nesten alltid komme seg inn i lysat, eller løsningen som inneholder det frigjorte celleinnholdet. Spesielle kjemiske preparater kan brukes til å "vaske" nukleinsyren fra løsningen og etterlate det meste protein. Ytterligere kjemiske og fysiske trinn vil føre til større og større renhet i proteinet som samles inn.